소프트웨어

릴리즈 2023 R2: 파워트레인 - 내구성 및 NVH

Software Release - Powertrain - Durability and NVH

AVL EXCITE™ M은 파워트레인 내구성 및 NVH 분석을 위한 다물체 동역학 시뮬레이션 툴입니다. 잘 알려진 AVL EXITE™ 전원 장치와 동일한 솔버 탑재 외에도 더 빠르고 쉬운 모델링을 가능하게 하는 새로운 그래픽 사용자 인터페이스(GUI)를 제공합니다.

 이번 릴리즈를 통해 ICE 및 하이브리드 파워트레인의 내구성 및 NVH 분석을 EXCITE M에서 완전히 수행할 수 있습니다. 이는 반경 방향 및 축 방향 베어링과 피스톤 라이너 접촉을 위한 유체역학적 조인트 기능을 추가함으로써 달성됩니다.

 일시적 애플리케이션에 중요한 내장 속도 및 토크 컨트롤러가 개선되었습니다. 또한 외부 MATLAB 컨트롤러를 e-모터 조인트에 통합할 수 있는 가능성도 추가되었습니다.

 마지막으로, 이제 EXITE 전원 장치 모델을 EXITE M으로 내보낼 수 있게 되었습니다.

EXITE 전원 장치의 잘 알려진 유체역학(HD) 조인트 그룹이 이제 EXITE M으로 이전되었습니다. 이 그룹은 고급 축 슬라이더 베어링(AXHD), 고급 방사형 슬라이더 베어링(EHD2) 및 고급 슬라이딩 가이드(EPIL)로 구성되어 있습니다. 이러한 전환은 HD 조인트 그룹을 위한 새로운 GUI를 포괄할 뿐만 아니라 AVL 시뮬레이션 데스크톱 환경 내에서 더 나은 시각화 기회, 데이터 확인 및 통합 워크플로우를 통해 많은 모델 구성이 단순화되고 개선됩니다. 여기에는 데이터 풀 요소와 실시간 스크립팅의 사용이 포함됩니다.

Powertrain - Durability and NVH Release R2 2023 - Figure 1: Model Topology Comparison and Data Definition
그림 1: 모델 토폴로지 비교 및 데이터 정의
Powertrain - Durability and NVH Release R2 2023 - Figure 2: Gear Contact Load Distribution Comparison - Old Averaging and New Localizing Approach
그림 2: 기어 접촉 하중 분포 비교 - 기존 평균화 및 새로운 로컬라이제이션 접근 방식

고급 원통형 기어 조인트(ACYG)는 톱니 뿌리에 배치된 원주형 노드에서 유연한 기어 휠 바디 편향을 고려할 수 있습니다. 그러나 적용된 매핑 방법은 특정 기어 휠 바디 편향 형태(예: 잘 알려진 "감자칩" 모드)을 유발하는 일부 평균화를 수행하여 개별 기어 사이의 접촉 하중 분포에 충분히 반영되지 않는 문제점이 있습니다. 이에 따라 기어 접촉의 영향을 받는 차체 편향만 고려하는 새로운 매핑 방법이 옵션으로 도입되었습니다. 이 옵션을 사용하면 로컬 바디 모드가 훨씬 더 현실적인 방식으로 기어 접촉 패턴의 개발에 영향을 미칩니다.

"Wheel body stiffness" = "Via EXCITE M flexible body"를 사용하는 기존 모델은 새로운 매핑 방법으로 자동으로 마이그레이션되지 않습니다. 새로운 방법을 사용하려면 명시적으로 활성화해야 합니다.

 

접촉 하중이 원주형 연결 노드에 더 물리적으로 전달될 수 있도록 하기 위해 새로운 접근 방식이 구현되었습니다. 이 방법은 개별 접촉 하중이 연결된 구조물에 가해지는 스프레드 각도를 가정합니다. 이를 통해 링 및 시트 강성으로 인한 하중 분배 효과가 근사화되고 하중 전달이 더 원활해져 보다 현실적으로 이루어집니다. 그 결과 불필요한 인위적 힘의 효과가 크게 감소합니다.

Powertrain - Durability and NVH Release R2 2023 - Figure 3: Rolling Element Bearing - Comparison between Old and New Load Distribution
그림 3: 롤링 요소 베어링 - 기존 하중 분포와 새 하중 분포 비교
Powertrain - Durability and NVH Release R2 2023 - Figure 4: The Configuration, 3D Visualization and Topology view of the Roller Bearing Assembly
그림 4: 롤러 베어링 어셈블리의 구성, 3D 시각화 및 토폴로지 보기

플로팅 베어링 시스템과 프리로드 베어링의 모델링 과정은 시간이 많이 걸리고 상당한 수작업이 필요합니다. 플로팅 베어링 구성에서는 외부 링과 내부 링을 별도의 바디로 모델링해야 합니다. 이러한 본체와 필요한 조인트를 생성하고, 구성 및 연결해야 합니다. 또한 링의 질량과 관성을 설정해야 합니다.

 미리 정의된 어셈블리는 링 바디를 자동으로 생성하고, 필요한 조인트를 삽입 및 연결하며, 링의 질량과 관성을 추정하고, 관련 바디에 프리로드를 적용하며, 링을 자동으로 배치합니다. 이 어셈블리는 모델링 시간을 단축하고 링 바디의 적절한 모델링을 보장합니다.

이제 구성 요소 대화 상자에서 직접 1D 표를 통해 속도 컨트롤러의

목표 속도 및 토크 제한 입력 을 정의할 수 있습니다. 또한 이제 별도의 토크 하한과 상한을 정의할 수 있습니다. 
컨트롤러의 목표 속도가 일정한 준고정 시뮬레이션의 경우, 새로운"개시 간격" 게인 유형이 추가되었습니다. 이 옵션을 사용하면 컨트롤러 게인이 정의된 시작 단계 이후 0으로 감소합니다. 이렇게 하면 시스템의 주요 속도만 제어되지만 시스템의 다른 진동은 유지됩니다.

각도 이산 속도 컨트롤러의 경우, 이제 새로운"속도 종속" 게인 유형을 사용하여 속도를 기준으로 컨트롤러 게인을 정의할 수 있습니다. 이는 시스템의 속도 차이가 클 경우, 전체 속도 범위에서 우수한 컨트롤러 성능을 보장하기 위해 런업 시뮬레이션에 필요합니다. 보다 간단한 사용을 위해 기본값이 제공되지만, 필요한 경우 수동으로 값을 입력하여 컨트롤러를 추가로 조정할 수도 있는 옵션도 마련되어 있습니다.

EXCITE M은 각 e-모터 유형에 맞는 전용 전류 컨트롤러를 제공합니다. 이는 과도 드라이브에 대한 표준 제어 전략을 실현합니다. 또한 변조기는 현장 지향 제어를 위한 공통 전략을 제공합니다.

실제 전류 컨트롤러는 이 프레임워크에 적합하지 않을 수 있지만, 그 차이는 전기 시스템과의 동적 상호 작용과 관련이 있을 수 있습니다. 이러한 이유로 내장된 변형에 대한 대안으로 개방형 전류 컨트롤러이 제공됩니다. 관련 입력 및 출력 신호는 세 가지 플랫폼으로 교환됩니다. MATLAB Simulink, Model.CONNECT™ 및 C-기반 함수 코딩을 허용하는 컴파일된 함수.

EXCITE M의 e-모터와 인버터와 제어 장치 간의 연결을 단순화하기 위해 영구 자석 동기 모터용 내장 컨트롤러의 Simulink 표현을 포함하는 예제를 제공합니다.

Powertrain - Durability and NVH Release R2 2023 - Figure 5: Input and Output Signals for the Open Current Controller
그림 5: 개방형 전류 컨트롤러의 입출력 신호
Powertrain - Durability and NVH Release R2 2023 - Figure 6: Generic Blocks in the Simulink® Template for the Current Controller

그림 6: 전류 컨트롤러용 Simulink® 템플릿의 범용 블록

대수 루프를 피하기 위해 EXCITE M에서 한 단계의 시간 지연이 적용됩니다. 또한 개방형 컨트롤러를 사용하면 전환 이벤트는 후속 시간 단계로만 처리되는 반면, 내장된 변조기는 실제 시간에 전환할 시간 이벤트를 트리거합니다.

EXCITE 전원 장치에서 EXCITE M으로 모델을 내보낼 수 있는 기능을 추가했습니다. 전체 모델 또는 일부 요소뿐만 아니라 기존 모델에 병합된 부품도 내보낼 수 있습니다. 

EXCITE M으로 변환된 모델은 EXCITE 전원 장치에서와 동일하게 보이지 않으며 입력 매개변수는 다른 위치로 이동할 수 있습니다. EXCITE M은 바디 및 조인트와 관련된 데이터를 엄격하게 분리하여 바디에 대한 기하학적 정보를 유지합니다. 바디에 대한 로드 애플리케이션과 미리 정의된 동작도 EXITE 전원 장치와는 다른 방식으로 지정됩니다. 내보내기 기능은 가능한 한 많은 데이터를 새로운 EXCITE M 모델로 변환하지만, 모델링의 차이로 인해 내보낸 모델을 주의 깊게 검사하는 것이 권장되며, 많은 경우 내보내기 후 수동으로 모델을 조정하여 EXCITE M의 새로운 기능을 최대한 활용하는 것이 권장됩니다.

내보내기 기능의 첫 번째 릴리스에는 몇 가지 제한 사항이 있습니다. 다음 조인트 유형 및 모델 부품은 아직 지원되지 않습니다.

  • EMC 조인트
  • 외부 모델 연결(매트랩)
  • 밸브 트레인 서브시스템
  • 벨트, SLS, UNIV 등 EXITE M에서 아직 사용할 수 없는 조인트.
Powertrain - Durability and NVH Release R2 2023: Figure 7
그림 7: AVL EXCITE™ 전원 장치 모델을 AVL EXCITE™ M으로 내보내기 - 3D 모델링 및 2D 토폴로지 뷰 모델링 환경